CN212134864U - 一种智能绝缘塞 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能绝缘塞。一种智能绝缘塞，包括固定铜件和外包件，所述固定铜件塞入所述外包件一头设有的开口槽中，所述开口槽的槽底处设有放电检测单元，所述放电检测单元位于所述开口槽的内壁和所述固定铜件之间。与普通绝缘塞相比，本实用新型增加了放电检测单元，放电检测单元能够检测到放电信号，放电信号的检测具有即时性，比温度监控效果更好，能够实时监测到绝缘塞的放电情况，便于对环网柜中进行安全维护，及时防止绝缘塞被烧蚀或者设备被烧坏。

Description

一种智能绝缘塞

技术领域

本实用新型涉及环网柜维护设备领域，更具体地，涉及一种智能绝缘塞。

背景技术

环网柜的电缆后封堵绝缘塞的作用是密封住电缆接头防止人员触电和潮气进入引起绝缘问题，还有一些具备验电功能，用专用的验电设备通过绝缘塞来感应环网柜各相是否带电。而在现场运行时由于安装的问题内部湿气无法排除，特别是在沿海一带，运行一段时间就会出现沿面放电的问题，经过长时间的局部放电绝缘塞的表面环氧树脂都被烧蚀引起绝缘耐压不够，严重时会跳闸使用电用户供电受到影响，更有甚者保护不及时的出现烧毁设备。

沿面放电会产生热效应和超高频声音信号，现有的测温绝缘塞能够检测绝缘塞处的温度信号，但由于热量传输具有滞后性，在表面产生的热效应监控困难，而且放电是一个长期的过程一般不会造成温度急剧上升很难监测和判断沿面放电带来的热效应。

实用新型内容

本实用新型为克服上述背景技术所述的放电是一个长期的过程一般不会造成温度急剧上升很难监测和判断沿面放电带来的热效应的问题，提供一种智能绝缘塞。本实用新型增加了放电检测单元，放电检测单元能够立刻检测到放电信号，放电信号的检测具有即时性，比温度监控效果更好，能够实时监测到绝缘塞的放电情况，便于对环网柜中进行安全维护，及时防止绝缘塞被烧蚀或者设备被烧坏。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种智能绝缘塞，包括固定铜件和外包件，所述固定铜件塞入所述外包件一头设有的开口槽中，所述开口槽的槽底处设有放电检测单元，所述放电检测单元位于所述开口槽的内壁和所述固定铜件之间。这样，与普通绝缘塞相比，本实用新型增加了放电检测单元，放电检测单元位于固定铜件与外包件之间，由于固定铜件是塞在外包件中的，固定铜件稳固地设置在外包件的开口槽中，在固定铜件的一头位置处设置了放电检测单元，当绝缘塞用于电缆接头上时，电缆接头插入铜件中，如果电缆接头产生爬电或者漏电，放电检测单元能够立刻检测到放电信号，放电信号的检测具有即时性，比温度监控效果更好，能够实时监测到绝缘塞的放电情况，便于对环网柜中进行安全维护，及时防止绝缘塞被烧蚀或者设备被烧坏。

进一步的，所述放电检测单元包括环形槽、盖体、弹簧和PCB，所述环形槽套设在所述固定铜件凸头的周向外壁，所述环形槽的槽口一端朝向所述开口槽的底壁，所述环形槽的槽内设有弹簧天线，所述盖体罩设在所述环形槽上，所述盖体底壁的中部设有一凸起的U型槽，所述弹簧设在所述U型槽中，所述弹簧与所述PCB的一端面接触，所述PCB的另一端面与所述固定铜件的凸头接触；所述PCB中集成了取电供电模块、超声接收处理模块、主控单元和无线传输模块，所述取电供电模块在所述PCB外部与所述盖体接触，所述取电供电模块在所述PCB中与所述主控单元连接并给所述主控单元提供电能，所述超声接收处理模块与所述主控单元的数据输入端连接，所述超声接收处理模块的数据输出端与所述无线传输模块连接，所述无线传输模块在所述PCB中与所述弹簧天线连接。PCB放在上下2个壳体中间，下壳体为盖体，采用耐高温的高强度材料，盖体除了耐高温强度高外还具有半导电功能，作为电场取电的极板，盖体的中间高出一个U型槽，U型槽内放一根弹簧，弹簧与PCB上的铜箔接触，铜件直接接触高压部分，PCB与铜件接触的地方留有一圈铜箔将高压接入取电电路中，弹簧将PCB压住使PCB与铜件紧密接触，无需使用螺丝固定，简化安装，固定铜件凸头的根部留了一个小凹槽，凹槽对应上方的PCB中间焊有温度传感器，凹槽内涂抹导热材料将铜件上的温度导到温度传感器上；下壳体是一个环形U型槽，U型槽内放弹簧天线。整个结构的设置，使得PCB中的取电供电模块能够通过半导体盖体从高压设备上获取电场能量，获取的能量通过处理成低压再经过门限管理和稳压管理给后级电路提供能量源；超声接收处理模块拾取局部放电信号，通常放电信号幅度比较低，经过放大电路将局部放电信号放大，滤波电路滤掉非杂波；主控单元采集和处理数据，控制各个模块工作；无线传输模块将监测的数据通过弹簧天线传输出去。

进一步的，所述PCB中还集成了温控探头，所述固定铜件靠近所述开口槽底壁一端的端面中部设有凹槽，所述凹槽内壁上涂抹有导热材料，所述温控探头位于所述PCB上与所述凹槽相对的位置处，所述温控探头在PCB中分别与所述取电供电模块连接和主控单元的数据输入端连接。这样，温控探头能够测试到被测点的温度数据，使得整个智能绝缘塞既能监测放电信号，又能监测温度信号。

进一步的，所述取电供电模块包括取电模块、门限管理模块和稳压管理模块，所述取电模块的输出端与所述门限管理模块的一端连接，所述门限管理模块的另一端与所述稳压管理模块的一端连接，所述稳压管理模块的另一端与所述主控单元的能量接口连接。

进一步的，所述超声接收处理模块包括依次连接的局部放电超声拾取探头、放大器和滤波器，所述滤波器的输出端通过ADC采集电路与所述主控单元的数据接头连接。这样，一般放大器还可以包括第一级放大电路和第二级放大电路，局部放电超声拾取探头与第一级放大电路连接，第一级放大电路主要完成阻抗匹配，滤波器连接在第一级放大电路后，放大的信号经过滤波器将信号限定在特定的频率范围内，第二级放电电路连接在滤波器后，作为输出放大级，输出的模拟信号满足AD转换器的输入要求。

进一步的，所述超声接收处理模块为MEMS传感器。这样，由于电场取电的能量有限，而外设电路全功能运行时的功耗较大，MEMS探测器的功耗就达到mA 级，通过MEMS传感器，本实用新型中所采用的是频繁采集，有超过阈值及时响应的策略，定时较短的时间如1秒进行超声局放检测，当定时时间到后对探头进行上电，上电后采集信号，采集到的放电幅度小于设定的值时进入低功耗模式，整个装置耗电约1uA。

进一步的，所述弹簧天线为环形弹簧天线，所述环形弹簧天线平行置于所述环形槽的槽内。环形直径大的天线可以减小高度，不占用其他结构高度，使应用更加广泛。所述盖体为一端开口一端封口的圆管型结构，所述U型槽设于所述盖体封口一端面的内壁上，所述盖体的开口与所述环形槽的槽口相对。

进一步的，所述固定铜件包括连接头和所述凸头，所述连接头和所述凸头均呈圆柱状，所述连接头的直径大于所述凸头的直径，所述连接头部分露出在所述外包件的开口槽外。这样，为了保证绝缘，盖体的外形直径不超出铜件连接头的直径，保证外包件的厚度从而保证绝缘强度。

进一步的，所述外包件由环氧树脂材质制成。这样，为了保证绝缘，外包件采用很厚的灌封环氧树脂从而保证绝缘强度。

与现有技术相比，有益效果是：

1.与普通绝缘塞相比，本实用新型增加了放电检测单元，放电检测单元能够实时检测到放电信号，放电信号的检测具有即时性，比温度监控效果更好，能够实时监测到绝缘塞的放电情况，便于对环网柜中进行安全维护，及时防止绝缘塞被烧蚀或者设备被烧坏。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图。

图2是本实用新型的爆炸图。

图3是本实用新型中PCB的结构流程框图。

图4是本实用新型中MEMS传感器的放电检测原理图。

图5是本实用新型中MEMS传感器的取电放电数据图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实施例提供一种智能绝缘塞，如图1至图3所示，为一种智能绝缘塞，包括固定铜件2和外包件1，所述固定铜件2塞入所述外包件1一头设有的开口槽中，所述开口槽的槽底处设有放电检测单元3，所述放电检测单元3位于所述开口槽的内壁和所述固定铜件2之间。

所述放电检测单元3包括环形槽5、盖体4、弹簧7和PCB8，所述环形槽5 套设在所述固定铜件2凸头的周向外壁，所述环形槽5的槽口一端朝向所述开口槽的底壁，所述环形槽5的槽内设有弹簧天线10，所述盖体4罩设在所述环形槽5上，所述盖体4底壁的中部设有一凸起的U型槽6，所述弹簧7设在所述U型槽6中，所述弹簧7与所述PCB8的一端面接触，所述PCB8的另一端面与所述固定铜件2的凸头接触；所述PCB8中集成了取电供电模块、超声接收处理模块、主控单元和无线传输模块，所述取电供电模块在所述PCB8外部与所述盖体4接触，所述取电供电模块在所述PCB8中与所述主控单元连接并给所述主控单元提供电能，所述超声接收处理模块与所述主控单元的数据输入端连接，所述超声接收处理模块的数据输出端与所述无线传输模块连接，所述无线传输模块在所述PCB8中与所述弹簧天线10连接。所述PCB8中还集成了温控探头，所述固定铜件2靠近所述开口槽底壁一端的端面中部设有凹槽9，所述凹槽9 内壁上涂抹有导热材料，所述温控探头位于所述PCB8上与所述凹槽9相对的位置处，所述温控探头在PCB8中分别与所述取电供电模块连接和主控单元的数据输入端连接。所述取电供电模块包括取电模块、门限管理模块和稳压管理模块，所述取电模块的输出端与所述门限管理模块的一端连接，所述门限管理模块的另一端与所述稳压管理模块的一端连接，所述稳压管理模块的另一端与所述主控单元的能量接口连接。所述超声接收处理模块包括依次连接的局部放电超声拾取探头、放大器和滤波器，所述滤波器的输出端通过ADC采集电路与所述主控单元的数据接头连接。所述超声接收处理模块为MEMS传感器。MEMS的放点策略如图4和图5所示，定时较短的时间如1秒进行超声局放检测，当定时时间到后对探头进行上电，上电后采集信号，采集到的放电幅度小于设定的值时进入低功耗模式，整个装置耗电约1uA。T1为MEMS探头采集周期，根据实际情况设定，此处设置为1秒。采集多个周期固定时间发送一次数据，或者超过阈值时发送一次数据

本实施例中，所述弹簧天线10为环形弹簧天线10，所述环形弹簧天线10 置于所述环形槽5的槽内；所述盖体4为一端开口一端封口的圆管型结构，所述U型槽6设于所述盖体4封口一端面的内壁上，所述盖体4的开口与所述环形槽5的槽口相对；所述固定铜件2包括连接头和所述凸头，所述连接头和所述凸头均呈圆柱状，所述连接头的直径大于所述凸头的直径，所述连接头部分露出在所述外包件1的开口槽外；所述外包件1由环氧树脂材质制成。为了保证绝缘，盖体4的外形直径不超出固定铜件2连接头的直径，保证外包件1的厚度从而保证绝缘强度。

与普通绝缘塞相比，本实施例增加了放电检测单元3，放电检测单元3位于固定铜件2与外包件1之间，由于固定铜件2是塞在外包件1中的，固定铜件2稳固地设置在外包件1的开口槽中，在固定铜件2的一头位置处设置了放电检测单元3，PCB8放在上下2个壳体中间，下壳体为盖体4，采用耐高温的高强度材料，盖体4除了耐高温强度高外还具有半导电功能，作为电场取电的极板，盖体4的中间高出一个U型槽6，U型槽6内放一根弹簧7，弹簧7与PCB8 上的铜箔接触，铜件2直接接触高压部分，PCB8与铜件2接触的地方留有一圈铜箔将高压接入取电电路中，弹簧7将PCB8压住使PCB8与铜件2紧密接触，无需使用螺丝固定，简化安装，固定铜件2凸头的根部留了一个小凹槽9，凹槽9对应上方的PCB8中间焊有温度传感器，凹槽9内涂抹导热材料将铜件2上的温度导到温度传感器上；下壳体是一个环形U型槽6，U型槽6内放弹簧天线 10；温控探头能够测试到被测点的温度数据，使得整个智能绝缘塞既能监测放电信号，又能监测温度信号。整个结构的设置，使得PCB8中的取电供电模块能够通过半导体盖体4从高压设备上获取电场能量，获取的能量通过处理成低压再经过门限管理和稳压管理给后级电路提供能量源；超声接收处理模块拾取局部放电信号，放大器包括第一级放大电路和第二级放大电路，局部放电超声拾取探头与第一级放大电路连接，第一级放大电路主要完成阻抗匹配，滤波器连接在第一级放大电路后，放大的信号经过滤波器将信号限定在特定的频率范围内，第二级放电电路连接在滤波器后，作为输出放大级，输出的模拟信号满足 AD转换器的输入要求，通常放电信号幅度比较低，经过放大电路将局部放电信号放大，滤波电路滤掉非杂波；主控单元采集和处理数据，控制各个模块工作；无线传输模块将监测的数据通过弹簧天线10传输出去。

当本实施例用于电缆接头上时，电缆接头插入固定铜件2中，如果电缆接头产生爬电或者漏电，放电检测单元3能够立刻检测到放电信号，放电信号的检测具有即时性，比温度监控效果更好，能够实时监测到绝缘塞的放电情况，便于对环网柜中进行安全维护，及时防止绝缘塞被烧蚀或者设备被烧坏。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能绝缘塞，包括固定铜件和外包件，所述固定铜件塞入所述外包件一头设有的开口槽中，其特征在于，所述开口槽的槽底处设有放电检测单元，所述放电检测单元位于所述开口槽的内壁和所述固定铜件之间。

2.根据权利要求1所述的智能绝缘塞，其特征在于：所述放电检测单元包括环形槽、盖体、弹簧和PCB，所述环形槽套设在所述固定铜件凸头的周向外壁上，所述环形槽的槽口一端朝向所述开口槽的底壁，所述环形槽的槽内设有弹簧天线，所述盖体罩设在所述环形槽上，所述盖体内底壁的中部设有一凸起的U型槽，所述弹簧设在所述U型槽中，所述弹簧与所述PCB的一端面接触，所述PCB的另一端面与所述固定铜件的凸头接触；所述PCB中集成了取电供电模块、超声接收处理模块、主控单元和无线传输模块，所述取电供电模块在所述PCB外部与所述盖体接触，所述取电供电模块在所述PCB中与所述主控单元连接并给所述主控单元提供电能，所述超声接收处理模块与所述主控单元的数据输入端连接，所述超声接收处理模块的数据输出端与所述无线传输模块连接，所述无线传输模块在所述PCB中与所述弹簧天线连接。

3.根据权利要求2所述的智能绝缘塞，其特征在于，所述PCB中还集成了温控探头，所述固定铜件靠近所述开口槽底壁一端的端面中部设有凹槽，所述凹槽内壁上涂抹有导热材料，所述温控探头位于所述PCB上与所述凹槽相对的位置处，所述温控探头在PCB中分别与所述取电供电模块连接和主控单元的数据输入端连接。

4.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞，其特征在于，所述取电供电模块包括取电模块、门限管理模块和稳压管理模块，所述取电模块的输出端与所述门限管理模块的一端连接，所述门限管理模块的另一端与所述稳压管理模块的一端连接，所述稳压管理模块的另一端与所述主控单元的能量接口连接。

5.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞，其特征在于，所述超声接收处理模块包括依次连接的局部放电超声拾取探头、放大器和滤波器，所述滤波器的输出端通过ADC采集电路与所述主控单元的数据接头连接。

6.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞，其特征在于，所述超声接收处理模块为MEMS传感器。

7.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞，其特征在于，所述弹簧天线为环形弹簧天线，所述环形弹簧天线平行置于所述环形槽的槽内。

8.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞，其特征在于，所述盖体为一端开口一端封口的圆管型结构，所述U型槽设于所述盖体封口一端面的内壁上，所述盖体的开口与所述环形槽的槽口相对。

9.根据权利要求2或3所述的智能绝缘塞，其特征在于，所述固定铜件包括连接头和所述凸头，所述连接头和所述凸头均呈圆柱状，所述连接头的直径大于所述凸头的直径，所述连接头部分露出在所述外包件的开口槽外。

10.根据权利要求1至3任一所述的智能绝缘塞，其特征在于，所述外包件由环氧树脂材质制成。

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